放电电路、逆变器电路、电驱动装置以及用于确定放电电路的老化状态的方法与流程

本发明涉及一种用于对电能蓄能器进行放电的放电电路，其中，该放电电路具有放电部段，放电电流在蓄能器的放电期间流过该放电部段。此外，本发明涉及一种逆变器电路、一种电驱动装置以及一种用于确定放电电路的老化状态的方法。

背景技术：

1、放电电路专门用于将电能蓄能器中、特别是电容器中存储的能量通过主动放电转换成热。这样的蓄能器的主动放电用于减小相应蓄能器的电压，特别地用于实现其中电容器的电压水平各自低于预定最大电压值的安全状态。放电既用于例如在维修或维护工作期间保护能够接近电路的人员，并且用于保护系统本身。在机动车辆电气系统中，特别是在电气系统的高电压子网络中，放电电路可以用于例如对中间电路电容器或滤波电容器进行放电。

2、通常，在至少一个放电电阻器的帮助下进行放电，当蓄能器放电时，放电电流流过该放电电阻器。放电电阻器使得可以将蓄能器或电容器中存储的电能直接转换成热。

3、放电过程的成功或特定目标的实现、例如在指定的放电时间内实现指定的最大电压水平或类似目标，依赖于放电电阻器的性质或整个放电电路的性质。尤其对于仅在紧急情况下经由专门设计的放电电路实现主动放电的系统，重要的是了解该放电电路是否按预期起作用。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种用于对电能蓄能器进行放电的改进的放电电路，其尤其能够实现对放电电路的老化状态的改进的评估。

2、为了实现该目的，在开始提及的类型的放电电路中，根据本发明规定了，放电电路包括至少一个忆阻器，放电电流的至少一部分在蓄能器的放电期间流过该忆阻器。

3、忆阻器的电阻值可以用作放电电路的老化的量度。因此，忆阻器的电阻表示到目前为止经由放电电路转换的电力和/或能量的量度。例如，忆阻器的电阻值可以用于确定耗散的电力与放电电路的使用寿命的比率，以及/或者用于预测剩余使用寿命或要经由放电电路耗散的电力。

4、在根据本发明的布置和忆阻器以及在适用的情况下放电电路的其他电阻器的设计中，关键的是在放电电路中的电流与通过忆阻器的电流之间建立已知关系。这使得可以使用所测量的忆阻器电阻来确定已经流过忆阻器的电荷量，并且因此确定在整个放电电路中流动的电荷量。已经流过整个放电电路的电荷量可以用作先前负载的量度，并且因此也用作放电电路的先前老化的量度。

5、任何蓄能器可以经由放电电路放电。特别地，放电电路可以用于对至少一个寄生电容和/或电容器进行放电。在忆阻器的帮助下，可以有利地确定经由放电电路的先前放电的历史。忆阻器的电阻依赖于到目前为止流过该忆阻器的电荷，并且因此依赖于在放电期间至少部分流过忆阻器的放电电流。根据忆阻器在放电电路中的布置，放电电流的全部或一部分可以流过忆阻器。

6、根据忆阻器的设计和/或布线，当放电电流流过忆阻器时，该忆阻器的电阻值可以变得更大或更小。忆阻器相对于放电部段以使得放电电流或放电电流的一部分在每次放电过程期间沿相同的方向流过该忆阻器的方式被连接。

7、忆阻器相对于放电部段以使得通过放电装置的每个方向的电流使相同方向上的电阻改变的方式被连接，因此引起电阻的增加或减少。因此，不管流过放电电路的电流如何，忆阻器的电阻总是增加或减少，因此流过放电电路的每个电流引起放电电路的使用寿命缩短，这可以根据忆阻器的电阻得出。为了产生与通过放电电路的电流方向无关的通过忆阻器的相同电流流动方向，例如可以使用二极管来对通过忆阻器的电流进行整流。

8、以这种方式，忆阻器的电阻随着经由放电电路实现的蓄能器的每次主动放电过程而连续改变。具体地，忆阻器被设计成根据流过该忆阻器的电荷或电流来永久改变其电阻值。

9、由于忆阻器的电阻值根据到目前为止已经发生的放电过程而改变，因此可以读取忆阻器的电阻值并将其用作放电电路的使用寿命或老化状态的间接指示器。因此，忆阻器的电阻不仅表示到目前为止放电过程的次数的量度，而且还考虑了作为放电电流流动的电荷。有利地，因此，忆阻器的电阻值可以提供关于放电电路上的先前负载的信息。

10、因此，忆阻器的使用具有以下优点，与对经由放电电路的放电过程进行计数的纯软件计数器相比，还可以考虑经由放电电路的主动放电的强度。这也使得可以使用忆阻器的电阻来表述放电电路在先前的放电过程期间的总体负载了多少。也可以使用若干忆阻器，放电电流或部分放电电流流过若干忆阻器中的每一个。

11、特别地，如果在放电过程开始处要放电的蓄能器的电压高，则必须经由放电电路转换大量电能，使得放电电路上的负载高或者放电电路在其操作上限或负载上限处工作。在蓄能器的电压低于预期的最大值的情况下，必须经由放电电路转换相应地较少量的能量，使得在这样的放电过程期间放电电路上的负载相应地较低。

12、特别地，通过读取忆阻器当时的电阻，足以在主动放电之后的稍后时间点确定老化信息。这具有以下优点，在放电期间不需要存在完全起作用或操作的控制单元来记录放电过程，而例如对于基于软件的计数器，需要存在完全起作用或操作的控制单元来记录放电过程。有利地，这还使得能够在放电电路或包括放电电路的系统的其他部件出于安全原因而处于关闭状态下时检测放电电路的老化。

13、检测放电电路的老化状态具有以下优点：用于放电的放电电路的部件例如忆阻器和/或其他放电电阻器不需要尺寸过大。同时，使得放电电路的当前老化状态的精确确定是可能的，这与使用仅对单个放电过程进行计数的计数装置时或在控制单元中使用基于软件的计数器时相比可以是更准确的。

14、根据本发明，可以规定，忆阻器被设计为无源部件。有利地，被设计为无源部件的忆阻器不需要任何额外的控制装置来检测经由放电电路的放电过程，这是因为忆阻器的电阻仅由于流过该忆阻器的放电电流或部分放电电流而改变。放电过程的效果因此以电阻变化的形式被记录，而无需对忆阻器进行并行测量或者由另一控制装置为忆阻器或类似物通电。

15、在本发明的优选实施方式中，可以规定，放电电路包括至少一个放电电阻器，其中，忆阻器并联连接至放电电阻器。放电电阻器和并联连接至放电电阻器的忆阻器形成放电电路的放电部段的至少一部分。当忆阻器并联连接至放电电阻器时，放电电流的一部分流过放电电阻器，而放电电流的另一部分流过忆阻器。放电电路可以具有并联和/或串联连接的若干放电电阻器。在这种情况下，忆阻器可以并联连接至一个或更多个放电电阻器，所述一个或更多个放电电阻器并联和/或串联连接。

16、优选地，忆阻器被定尺寸成使得其预期使用寿命超过放电装置的预期使用寿命。在将忆阻器与放电电阻器并联连接时，必须确保通过放电电阻器的部分电流与通过忆阻器的部分电流的比率对应于以下比率：该比率尽可能固定在指定的公差内，并且不影响或仅轻微影响流过放电部段的总放电电流。在串联布置忆阻器时，重要的是确保忆阻器在其整个使用寿命期间不会过度减小或增大必要的放电电流，并且其本身不会变成放电电路中具有最短使用寿命的部件。

17、根据本发明，可以规定，忆阻器具有比放电电阻大的电阻。当忆阻器并联连接至放电电阻器时，为忆阻器提供较大的电阻具有以下优点：放电电流的流过忆阻器的部分小于放电电流的流过放电电阻器的部分。以这种方式，有利地减少了必须在忆阻器内转换的电力。

18、特别地，可以规定，放电电流的大部分流过放电电阻器，使得电力的大部分在放电电阻器中被转换。优选地，可以规定，对于忆阻器可以呈现的所有电阻值，放电电流中的90％或更多流过至少一个放电电阻器。因此，10％或更少的比例的放电电流流过至少一个忆阻器。附加地或替选地，例如可以规定，忆阻器可以呈现的电阻值区间内的所有电阻值是放电电阻器的电阻值的至少十倍大、特别地至少一百倍大。原则上，可以使用放电电阻器的电阻与忆阻器的可能实现的电阻值之间的任何比率，尤其是在它们满足先前描述的对忆阻器或放电电路的使用寿命和尺寸的要求的情况下。

19、在替选实施方式中，根据本发明可以规定，忆阻器被设计为放电电阻器以及/或者忆阻器串联连接至放电电路的放电电阻器。被设计为放电电阻器的忆阻器以及/或者放电电阻器与忆阻器的串联连接形成放电部段的至少一部分。

20、根据忆阻器的设计或者可以由忆阻器实现的电阻值，忆阻器还可以被设计为放电电阻器或者与放电电路的放电电阻器串联连接，使得放电电流的较大部分或甚至全部放电电流也流过忆阻器。在这种情况下，也可以将流过忆阻器的放电电流或者流过放电电路的电路分支的部分放电电流用作放电电路的老化的量度，在该电路分支中，忆阻器作为放电电阻器连接以及/或者与另一放电电阻器串联连接。

21、在本发明的优选实施方式中，可以规定，放电部段可以经由至少一个开关元件来切换，特别地与要放电的蓄能器并行切换。开关元件例如可以被设计为晶体管，使得要放电的蓄能器可以在开关元件闭合时经由放电电路的放电部段进行放电。开关元件、特别是在闭合时、可以表示放电部段的一部分。

22、在本发明的优选实施方式中，可以规定，放电电路包括控制装置，其中，控制装置被设计成确定描述忆阻器的电阻的至少一个电阻测量值，其中，控制装置被设计成根据电阻测量值来确定描述放电电路的老化状态的老化信息。

23、控制装置可以直接连接至忆阻器或者经由测量电路连接至忆阻器，以确定描述忆阻器的电阻的至少一个电阻测量值。控制装置和/或测量电路的部件可以例如向忆阻器施加测试电压，用于确定电阻，其中，相应地确定了电流的流以确定忆阻器的电阻值。用于确定忆阻器的电阻的其他方法也是可能的。

24、然后，控制装置可以根据测量的电阻值来确定描述放电电路的老化状态的老化信息。为此目的，在控制装置中可以存储有计算规则或分配规则，例如表或类似物。可以例如通过将忆阻器的电阻值与最大或最小可容许电阻参考值进行比较来根据该电阻值确定放电电路的老化状态，其中，所确定的忆阻器的电阻值与电阻参考值之间的差距可以用作忆阻器的老化的量度，并且因此也可以用作放电电路的老化的量度、特别是放电电路的与忆阻器并联或串联连接的至少一个放电电阻器的老化的量度。

25、规定了根据本发明的逆变器电路包括逆变器和根据本发明的放电电路。该逆变器例如可以被设计为桥逆变器或者桥整流器，特别地设计为b6桥。逆变器的另一设计也是可能的。

26、逆变器可以特别地在逆变器电路的dc电压中间电路中包括至少一个寄生电容和/或至少一个电容器，其可以经由放电电路进行放电。至少一个电容器可以被设计为x电容器或者被设计为y电容器。逆变器还可以包括多个电容器，这些电容器可以连接为至少一个x电容器和至少一个y电容器的组合。

27、对于用于机动车辆的根据本发明的电驱动装置，规定了该电驱动装置包括根据本发明的逆变器电路和连接至该逆变器电路的电机。例如，可以经由逆变器电路为电机的单相或多相、特别是三相的定子绕组通电。

28、电机特别地可以被设计为用于机动车辆的牵引马达，使得该电机可以经由逆变器电路或者连接至逆变器电路的蓄能器例如机动车辆的牵引电池来驱动。逆变器电路的逆变器也可以被设计成双向的，使得当电机处于发电机模式下时，也可以为蓄能器充电。

29、对于根据本发明的用于确定放电电路的老化状态的方法，规定了放电电路包括：可切换的放电部段，放电电流在放电期间流过该可切换的放电部段；至少一个忆阻器，放电电流的至少一部分在放电期间流过所述至少一个忆阻器；以及控制装置，其中，控制装置确定描述忆阻器的电阻的至少一个电阻测量值，并根据电阻测量值来确定描述放电电路的老化状态的老化信息。

30、以上关于根据本发明的放电电路所描述的所有优点和设计加以必要的修改适用于根据本发明的逆变器电路、根据本发明的电驱动装置、根据本发明的方法，并且反之亦然。针对根据本发明的逆变器电路、根据本发明的电驱动装置以及根据本发明的方法所描述的优点和实施方式也可以相互转移。